淺談在人防工程開展的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

黃平 郭海燕

摘要：面對(duì)當(dāng)前世界風(fēng)云即便的發(fā)展形勢(shì)，為了保障國家的發(fā)展、人民的安全，在各城鎮(zhèn)的內(nèi)部建立地下人防工程，提高地下人防工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量，積極的改善其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，使其趨于合理化、科學(xué)化，一旦遇到突發(fā)災(zāi)害、災(zāi)難能夠在第一時(shí)間確保當(dāng)?shù)厝藛T的生命財(cái)產(chǎn)安全以及救援工作、反擊工作的有效進(jìn)行。基于當(dāng)代建筑行業(yè)發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大，重視對(duì)地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，是十分具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值的。

關(guān)鍵字：人防工程；地下結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

一、引言

在進(jìn)行人防工程地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，由于其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)需要面對(duì)諸多的現(xiàn)實(shí)施工問題，例如土地地基的承載力、沉降問題等，在設(shè)計(jì)的過程中需要對(duì)相關(guān)的問題進(jìn)行一一的解決，結(jié)合現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)理念，對(duì)地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，提高地下人防工程結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性。本文將著重對(duì)人防工程開展中的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究分析。

二、人防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

人防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該充分的滿足其現(xiàn)實(shí)的社會(huì)發(fā)展需求，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該充分地考慮上層建筑的使用，避免在設(shè)計(jì)中由于與現(xiàn)實(shí)使用建筑之間的結(jié)構(gòu)矛盾問題引起不必要的問題。地下人防工程的建設(shè)主要是為了保障城市居民生命和財(cái)產(chǎn)安全，人防工程雖然出現(xiàn)在六七十年代，但是隨著時(shí)代的發(fā)展，我國現(xiàn)有的地下人防工程已經(jīng)初步具備了自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。建筑使用功能主要以平戰(zhàn)結(jié)合為主，因此，作用在人防工程上的荷載，平時(shí)正常使用時(shí)以靜荷載為主，而戰(zhàn)時(shí)爆炸沖擊波產(chǎn)生的動(dòng)荷載成為人防工程的主要荷載。因此，人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除了要滿足平時(shí)的使用要求以外，同時(shí)還要滿足戰(zhàn)時(shí)能夠承受規(guī)定爆炸荷載的效應(yīng)組合要求。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按彈塑性工作階段進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于人防工程防護(hù)設(shè)計(jì)是將動(dòng)荷載等效為靜荷載進(jìn)行分析，與此相適應(yīng)的是，人防工程的結(jié)構(gòu)材料承載能力是按靜載試驗(yàn)取得的，這些材料的強(qiáng)度在用于人防工程設(shè)計(jì)時(shí)，要將材料在動(dòng)載下的強(qiáng)度提高因素考慮進(jìn)去。因此，人防工程設(shè)計(jì)時(shí)的材料強(qiáng)度要用動(dòng)荷載強(qiáng)度增強(qiáng)系數(shù)來進(jìn)行調(diào)整后方可用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這是人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特點(diǎn)。

三、人防地下室設(shè)計(jì)的一般原則

人防地下室的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足現(xiàn)實(shí)社會(huì)發(fā)展中對(duì)其的實(shí)際需求，首先人防工程的出現(xiàn)是為了在戰(zhàn)時(shí)能夠有效規(guī)避敵人的轟炸，其次，是為了戰(zhàn)后工作的開展提供一個(gè)保障。為了能夠提高人防地下室的利用價(jià)值，在進(jìn)行人防地下室的設(shè)計(jì)中，我們必須遵照相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，在相關(guān)原則的正確指導(dǎo)下，確保人防地下室設(shè)計(jì)的可靠性及安全性。①平時(shí)戰(zhàn)時(shí)兩種情況均要計(jì)算，取控制條件。②在武器爆炸動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件振型與相應(yīng)靜荷載作用下?lián)隙惹€很接近，破壞規(guī)律與相應(yīng)靜荷載作用下基本相同，所以在動(dòng)力分析時(shí)可將構(gòu)件簡化為單自由度體系采用等效靜荷載法，這樣可以簡化設(shè)計(jì)同時(shí)能滿足戰(zhàn)時(shí)防護(hù)要求的計(jì)算精度。③只進(jìn)行強(qiáng)度的驗(yàn)算，由于在核爆炸動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比控制，且在確定各種構(gòu)件允許延性比時(shí)，已考慮了對(duì)變形的限制，因而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不必再單獨(dú)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫開展進(jìn)行驗(yàn)算。④注意各部件的協(xié)調(diào)，以免因設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞，失去整個(gè)防護(hù)建筑的作用。

四、人防工程的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是相關(guān)工作開展中的一個(gè)重要工作，相關(guān)的設(shè)計(jì)施工人員必須在設(shè)計(jì)工作開展前夕對(duì)相關(guān)的施工地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際的調(diào)查，獲取當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況，為地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)；不僅如此，做好相關(guān)設(shè)計(jì)中的載荷設(shè)計(jì)分析等工作，對(duì)人防工程地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有關(guān)鍵的影響作用；以下，本文將對(duì)人防工程的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

4.1人防平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置、標(biāo)注、定位

人防平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置主要是將建筑平面人防信息用結(jié)構(gòu)方式表達(dá)，根據(jù)功能利用線型填充分出人防區(qū)和非人防區(qū)，分出人防外墻、人防臨空墻、人防隔墻、人防門框墻；然后標(biāo)注各種墻體的編號(hào)和門框墻的編號(hào)、門洞尺寸、荷載類型，以便下一步計(jì)算和編制配筋表；最后定位墻體厚度和門框墻的尺寸。

4.2人防工程等效靜荷載的設(shè)計(jì)

人防工程設(shè)計(jì)的核心問題，是人防工程結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算方法和構(gòu)件截面的設(shè)計(jì)方法。人防工程設(shè)計(jì)從程序上看，大體可以分成三個(gè)層次：結(jié)構(gòu)方案、內(nèi)力分析、截面設(shè)計(jì)。其中的內(nèi)力分析是人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與一般建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有較大的區(qū)別，而截面設(shè)計(jì)則與一般建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法基本相同。進(jìn)行人防工程的結(jié)構(gòu)分析，首先要根據(jù)建設(shè)單位的設(shè)計(jì)委托書中確定的工程的抗力等級(jí)，由此明確工程的防護(hù)要求。防護(hù)等級(jí)確定后，即可根據(jù)有關(guān)的規(guī)范來確定人防工程的各種荷載作用數(shù)值。

人防工程的荷載平時(shí)以靜載為主，戰(zhàn)時(shí)以動(dòng)荷為主，這種動(dòng)荷載是沖擊荷載。把爆炸動(dòng)荷載轉(zhuǎn)化為等效的靜荷載，然后根據(jù)荷載組合情況，按照一般靜力結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法求出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)力。一般結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析的方法是對(duì)結(jié)構(gòu)從整體上進(jìn)行分析，從整體結(jié)構(gòu)到具體構(gòu)件，而人防工程的內(nèi)力分析是先將結(jié)構(gòu)分解成為獨(dú)立的構(gòu)件，每種獨(dú)立的構(gòu)件分別按照不同的防護(hù)要求和防護(hù)等級(jí)，計(jì)算其等效靜荷載，每種構(gòu)件所受的荷載不再向其它構(gòu)件傳遞。

等效靜載法原則上只適用于單個(gè)構(gòu)件。實(shí)際人防工程結(jié)構(gòu)是由頂板、梁、外墻、柱等構(gòu)件組成的多構(gòu)件體系。用等效靜載法設(shè)計(jì)時(shí)，一般將結(jié)構(gòu)分解成獨(dú)立的構(gòu)件，求出各自的等效靜載后，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡化為基本結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，即可按靜力荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。這樣一來，人防工程的頂板設(shè)計(jì)時(shí)，不再考慮其它構(gòu)件對(duì)頂板的影響，設(shè)計(jì)外墻時(shí)，不再考慮其它構(gòu)件對(duì)外墻的影響。計(jì)算底板時(shí)，也不再考慮其它構(gòu)件對(duì)底板的影響。

爆炸動(dòng)荷載可以簡化為等效的靜荷載的原因，在于在爆炸荷載對(duì)于不同的工程部位并非同時(shí)達(dá)到荷載的最大值，因此可以不必把整個(gè)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，而是獨(dú)立地分別按照荷載的最大值分別設(shè)計(jì)計(jì)算各個(gè)構(gòu)件。這是人防工程結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的基本特點(diǎn)。

4.3人防結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造要求

人防結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算很關(guān)鍵， 同時(shí)構(gòu)造要求也很重要， 特別是不同于非人防部分的構(gòu)造要求，主要注意以下幾點(diǎn)：①混凝土強(qiáng)度等級(jí)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件最小配筋率有較大關(guān)系；人防連通口處雙側(cè)防護(hù)密閉門門框墻 500 mm 厚；懸板活門門框墻的厚度；③混凝土保護(hù)層的厚度；④人防設(shè)計(jì)中縱向受力鋼筋的錨固長度和搭接長度；⑤人防結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力鋼筋的最小和最大配筋率；⑥混凝土板、 墻、 門框墻中應(yīng)設(shè)置梅花形拉結(jié)鋼筋；⑦門洞四角內(nèi)外側(cè)應(yīng)布置斜向角筋；⑧人防口部等處的集水坑應(yīng)考慮人防構(gòu)造設(shè)計(jì)。

結(jié)束語：綜上所述，在進(jìn)行人防工程地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作開展中，必須嚴(yán)格的按照相關(guān)的施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及原則，從大的方向?qū)φw的布局及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的完善，提高人防工程地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用的安全性及可靠性，對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)問題的出現(xiàn)積極的制定解決辦法，促進(jìn)人防工程地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的有序開展。

參考文獻(xiàn)：

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